1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать мигающий светодиод

Как сделать мигающий светодиод

Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях. В продаже довольно давно появились светодиоды (LED) различных цветов, которые при подключении к источнику питания периодически мигают. Для их мигания не нужны никакие дополнительные детали. Внутри такого светодиода смонтирована миниатюрная интегральная микросхема, управляющая его работой. Однако для начинающего радиолюбителя намного интереснее сделать мигающий светодиод своими руками, а заодно изучить принцип работы электронной схемы, в частности мигалок, освоить навыки работы с паяльником.

Принцип действия

Светодиод с мигающим световым излучением – это стандартный лэд-кристалл, в электрическую схему питания которого включены задающие режим функционирования емкость и резистор. Внешне он ничем не отличается от обычных аналогов. При этом механизм его работы на уровне процессов, происходящих в электрической цепи, сводится к следующему:

  1. При подаче тока на резистор R накапливается заряд и напряжение в конденсаторе С.
  2. При достижении его потенциала 12 вольт образуется пробой в p-n-границе в транзисторе. Это повышает проводимость, что и инициирует производство светового потока лед-кристаллом.
  3. Когда напряжение снижается, транзистор снова становится закрытым и процесс начинается заново.

Все модули такой схемы функционируют на единой частоте.

Немного о самих мигающих светодиодах

Основой мигания светодиода служит небольших размеров чип, который состоит из высокочастотного задающего генератора. Последний работает совместно с делителем на логических элементах, давая возможность получать вместо высоких значений частоты требуемые 1-3 Гц.

Чтобы реализовать низкочастотный генератор, необходимо использовать конденсатор с большой ёмкостью. Решив собрать схему своими руками, весьма проблематично было бы использовать полупроводник с большой площадью. Почему – да он просто не уместится в корпусе светодиода.

На полупроводниковой подножке размещены не только генератор и делитель, но также электронный ключ и диод-протектор. Мигающие светодиоды с напряжением питания 3-12В оборудуются также ограничительным резистором, а низковольтным он не требуется.

Основное назначение диода-протектора заключается в предотвращении поломки микросхемы в случае переплюсовки её питания.

При подаче напряжения автомобильной сети номинал токоограничивающего резистора должен выбираться из диапазона 3-5кОм. Подключив светодиод своими руками можно отметить, что он потребляет ток не только при мерцании, но и в пазах.

Питающие напряжения для светодиодов

Чтобы создать красный, синий, желтый или любой другой светодиод или полноценную светодиодную ленту, сделать это путем подключения к сети на 220 Вольт не самое лучшее решение.

На практике подобные схемы через питание на 220 Вольт существуют, но самостоятельно добиться эффекта мигания крайне сложно.

Куда правильнее, когда схема использует более подходящее питающее напряжение.

  1. 5 Вольт. Такое напряжение вы можете встретить в зарядных устройствах для телефонов, во многих современных гаджетах. Величина выходного тока здесь небольшая, но обычно таковая и не требуется. Дополнительно 5 Вольт можно отыскать на шинах блока питания компьютера. В этой ситуации вы не будете ограничены по току. Питающий провод будет красный, а заземление черный.
  2. 7-9 Вольт. Наиболее часто встречается подобное напряжение на рациях. Каждая компания выпускает свои рации со своими нюансами, потому конкретных рекомендаций дать проблематично. Но поскольку рации часто приходят в негодность, проблем с получением бесплатного зарядного устройства не возникает.
  3. 12 Вольт. 12 Вольт является стандартным показателем напряжения для сегмента микроэлектротехники. Встречаются 12 Вольт повсеместно. В тех же компьютерных блоках они присутствуют обязательно. Здесь изоляция это синий, а не красный провод. 12 Вольт считается оптимальным решением, потому рекомендуем вам остановиться именно на нем.
  4. 3,3 В. Многие могут сказать, что подобный номинал слишком мал, потому особой популярностью пользоваться не будет. Частично это справедливое утверждение. Но исключением является ситуация, где в дело идет RGB светодиод SMD0603. Только учтите, что при падении в прямом направлении напряжения более 3 В, могут возникнуть проблемы.

Заставляем RGB мигать

Эта схема наиболее интересная, поскольку позволяет использовать указанные светодиоды SMD.

  • Для подключения SMD 0603 идеальным источником напряжения станет не батарейка, а блок питания от вашего компьютера. По меньшей мере, протестировать схему с его помощью можно,
  • Вам потребуется установить резисторный делитель,
  • Чтобы сделать это своими руками, вам потребуется схема и техническая документация. Они позволят дать оценку сопротивлением p-n переходов в прямом направлении, используя тестер,
  • Непосредственно прямое измерение здесь недопустимо,
  • Вместо этого собирается схема.
Читать еще:  Верстак своими руками

Далее следует непосредственное подключение. Если сделать все правильно, мигающий светодиод будет работать.

  1. Схема предоставлена уже вместе с номерами ножек, учитывая технические параметры.
  2. Питание идет на катод, из-за чего полярность является отрицательной. Для открытия p-n перехода напряжения в 3,3 Вольт будет вполне достаточно.
  3. Используя переменный резистор, за слишком большим его номиналом гнаться не стоит. Согласно рисунку, максимальный предел переменного резистора составляет 680 Ом. В таком положении элемент должен изначально располагаться.
  4. Зачастую показатели сопротивления у открытых p-n переходов небольшие. Однако нам необходимо получить приличный запас. Это позволит светодиодам не перегореть.
  5. Не забывайте, что максимальное прямое напряжение превышать 3 Вольт не должно.
  6. Учтите другой момент. Если вольтаж каждого диода окажется низким, сопротивление окажется на уровне 700 Ом.
  7. В случае параллельного включения параметры суммарного сопротивления вычисляются согласно формуле, приведенной ниже на изображении.
  8. Вставляем в эту формулу три входных параметра по 700 Ом и в результате получаем 233 Ом. Это и будет сопротивлением наших светодиодов на момент, когда они только начнут открываться.
  9. При выполнении подключений обязательно контролируйте режим с помощью тестера. Чтобы сделать это, старайтесь постоянно делать замеры напряжения на схеме, параллельно уменьшая сопротивление. Делается это до тех пор, пока разница потенциалов не окажется на уровне 2,5 Вольт.
  10. Повышать вольтаж до еще больших значений не рекомендуется, поскольку это уже опасно. Часто схема предусматривает использование около 2,2 Вольт, не доводя разницу потенциалов до 2,5 единиц. Но тут действуйте на свое усмотрение и следите за правильностью сборки схемы.
  11. После этого, исходя из пропорций, можно отыскать нужное нам сопротивление светодиодной схемы.
  12. Учтите, что провод с номиналом 3,3 В на компьютерном блоке питания не красный, а оранжевый. Заземление берется от черного. Подключать подобный модуль без нагрузок не рекомендуется. Используйте какой-то проигрыватель DVD или подобное ему устройство.

А где именно применить мигающие светодиоды? Тут вы действуйте на свое усмотрение. Вам же потребовалось для чего-то собрать схему для обеспечения мигания этих ламп? Соответственно, определенные задумки относительно применения схемы у вас имеются.

Красный, синий, желтый, оранжевый светодиод может быть самым разнообразным. Это позволяет создавать целые оригинальные ленты из диодов. Некоторые могут работать от простой батарейки, либо от более серьезного источника питания.

При детальном изучении особенностей мигающих светодиодов, многим удается вскоре самостоятельно создать нечто вроде новогодних гирлянд с регулируемой частотой мигания. Принципиально сложного в подобных схемах ничего нет. Но начинать стоит с малого.

Мигалки на транзисторах

Самый простой вариант – светодиодная мигалка на одном транзисторе. Из схемы видно, что база транзистора висит в воздухе. Такое нестандартное включение позволяет ему работать как динистор.

При достижении порогового значения возникает пробой структуры, открытие транзистора и разрядка конденсатора на светодиод. Такая простая мигалка на транзисторе может найти применение в быту, например, в небольшой елочной гирлянде. Для ее изготовления понадобятся вполне доступные и недорогие радиоэлементы. Светодиодная мигалка, сделанная своими руками, придаст немного шарма пушистой новогодней красавице.

Можно собрать похожее устройство уже на двух транзисторах, взяв детали из любой радиоаппаратуры, отслужившей свой срок. Схема мигалки приведена на рисунке.

Для сборки понадобятся:

  • резистор R = 6,8–15 кОм – 2 штуки;
  • резистор R = 470–680 Ом – 2 штуки;
  • транзистор n-p-n-типа КТ315 Б – 2 штуки;
  • конденсатор C = 47–100 мкФ – 2 штуки;
  • маломощный светодиод или светодиодная лента.

Диапазон рабочего напряжения 3–12 вольт. Подойдет любой источник питания с такими параметрами. Эффект мигания в данной схеме достигается поочередным зарядом и разрядом конденсаторов, влекущим за собой открытие транзисторов, в результате чего появляется и исчезает ток в цепи светодиода.

Светодиоды с миганием можно получить, подключив выводы к нескольким разноцветным элементам. Встроенный генератор выдает поочередно импульсы на каждый цвет. Частота моргающего импульса зависит от заданной программы. Таким веселым миганием можно порадовать ребенка, если установить устройство в детскую игрушку, например, машинку.

Читать еще:  Изготовление штихеля своими руками

Неплохой вариант получится, если взять трехцветный мигающий светодиод, имеющий четыре вывода (один общий анод или катод и три вывода управления цветом).

Еще один простой вариант, для сборки которого понадобятся батарейки типа CR2032 и резистор сопротивлением от 150 до 240 Ом. Мигающий светодиод получится, если последовательно соединить все элементы в одной схеме, соблюдая полярность.

Если получается собрать веселые огоньки по простейшей схеме, можно перейти к более сложной конструкции.

Схема мигалки на светодиодах

Данная схема мигалки на светодиодах работает следующим образом: при подаче напряжения на R1 и заряжении конденсатора С1, на нем растет напряжение. После того как оно достигнет 12 В, происходит пробой p-n-перехода транзистора, что увеличивает проводимость и вызывает свечение светодиода. При падении напряжения транзистор закрывается, и процесс идет сначала. Все блоки работают примерно на одной частоте, если не учитывать небольшую погрешность. Схему мигалки на светодиодах с пятью блоками можно собрать на макетной плате.

Тестирование мигающих RGB светодиодов

Компьютерный блок питания выступает идеальным вариантом тестирования светодиодов SMD0603. Нужно просто поставить резистивный делитель. Согласно схеме технической документации оценивают сопротивления p-n переходов в прямом направлении, заручившись помощью тестера. Прямое измерение здесь невозможно. Соберем схему, показанную ниже:

Схема оценки сопротивления p-n переходов

  1. Микросхема дана вместе с номерами ножек согласно техническим характеристикам.
  2. Питание подается на катод, полярность напряжения отрицательная. 3,3 вольта хватит открыть p-n переходы.
  3. Переменный резистор нужен небольшого номинала. На рисунке установлен с максимальным пределом 680 Ом. В таком положении должен находиться изначально.
  4. Сопротивление открытого p-n перехода невелико, нужен значительный запас, чтобы диоды не погорели (помним, что максимальное прямое напряжение составляет 3 В). Принимается во внимание факт: при низком вольтаже сопротивление каждого светодиода составит 700 Ом. При параллельном включении суммарное сопротивление вычисляется формулой, показанной на рисунке. Подставляя в качестве трех входных параметров 700, получаем 233 Ом. Сопротивление светодиодов, когда только-только начнут открываться (по крайней мере, так полагаем).

Формула расчета суммарного сопротивления

Провод +3,3 В блока питания компьютера оранжевой изоляции, схемную землю берем с черного. Обратите внимание: опасно включать модуль без нагрузки. Идеально подключить DVD-привод или другое устройство. Допускается при наличии умения обращения с приборами под током снять боковую крышку, извлечь оттуда нужные контакты, не снимать блок питания. Подключение светодиодов иллюстрирует схема. Измерили сопротивление на параллельном подключении светодиодов и остановились?

Поясняем: в рабочем состоянии светодиодов понадобится включить несколько, проделаем аналогичную настройку. Напряжение питания на микросхеме составит 2,5 вольта. Обратите внимание, светодиоды мигающие, показания неточные. Максимальное не превыше 2,5 вольта. Индикация успешной работы схемы выражается миганием светодиодов. Чтобы часть мерцала, уберем питание с ненужных. Допускается собрать отладочную схему с тремя переменными резисторами – по одному в ветвь каждого цвета.

Теперь знаем, как сделать мигающую светодиодную подсветку своими руками. Можно ли варьировать время срабатывания. Полагаем, внутри должны использоваться емкости. Возможно, собственные паразитные элементы p-n переходов светодиодов. Подключая переменный конденсатор параллельно схеме на вход, можно попробовать что-либо изменить. Номинал очень мал, измеряется пФ. Маленькая микросхема лишена больших емкостей. Допускаем, резистор, подключенный параллельно микросхеме (см. пунктир на рисунке), усаженный на землю, будет образовывать точный делитель. Стабильность возрастет.

Номиналы нужно брать весомые, не забывать: значительно ограничим ток, идущий через светодиоды. Фактически потребуется продумать вопрос согласно ситуации.

Программа и скетч мигающего светодиода

Давайте теперь рассмотрим программу, которую мы загрузили из примеров и проанализируем.

Пример программы мигалки Blink

Во-первых, давайте пока уберем большой блок комментарий – они обозначены в Arduino IDE серым цветом. На данном этапе они немного мешают нам, хотя они крайне важны и вы всегда должны писать комментарии к своим программам.

Программа Blink без комментариев

У нас осталась часть кода и сразу обратите внимание на два блока со словами setup и loop. Это две функции, которые вызываются всегда, когда запускается наш скетч. Блоки ограничены фигурными скобками – все, что внутри них, принадлежит блоку. Более подробно о них написано в статье по ссылке.

Если вы обратите внимание на блок loop, то именно в нем и сосредоточены наши команды, управляющие светодиодом:

Читать еще:  Калькулятор своими руками

Функции setup и loop в коде программы Blink

digitalWrite – это название функции, которая отвечает за подачу напряжения на пин. Подробнее о ней можно прочитать в отдельной статье о digitalWrite.

LED_BUILDIN – это название внутреннего светодиода. В большинстве плат за этим названием прячется цифра 13. Для плат Uno, Nano можно смело писать 13 вместо LED_BUILDIN.

HIGH – условное название высокого уровня сигнала. Включает светодиод. Можно заменить цифрой 1.

LOW – условное обозначение низкого уровня сигнала. Выключает светодиод. Можно заменить цифрой 0.

delay – функция, которая останавливает выполнение скетча на определенное время. Крайне нежелательно использовать ее в реальных проектах, но в нашем простом примере она отработает замечательно. В скобках мы указываем цифру – это количество микросекунд, которые нужно ждать. 1000 – это 1 секунда. Подробнее можно прочитать в нашем материале о delay() .

Как только программа дойдет до конца, контроллер перейдет в начало блока loop и будет выполнять все команды заново. И так раз за разом, целую вечность (пока есть свет). Наш светодиод мигает без остановки.

Проект “Маячок” с мигающим светодиодом

В этом проекте мы с вами практически повторим предыдущий, но при этом добавим самую настоящую схему. Подключим светодиод и токоограничивающий резистор. Чтобы не повторяться, отправим вас за подробным описанием в статью о правильном подключении светодиода к плате Ардуино.

  • Плата Arduino Uno или Nano
  • Макетная плата для монтажа без пайки
  • Резистор номиналом 220 Ом
  • Светодиод
  • Провода для соединения

Сложность: простой проект.

  • Как подключить светодиод к ардуино.
  • Повторим процедуру загрузки скетча в микроконтроллер.

Для монтажа элементов мы будем использовать макетную плату. Если вы еще не очень хорошо понимаете, что это такое, то рекомендуем предварительно ознакомиться с отдельной статьей, посвященной макетным платам.

Соедините все элементы согласно следующей схемы для Arduino UNO. Для Arduino Nano светодиод подключается по той же схеме – к пину 13.

Схема подключения мигающего светодиода к Ардуино

Если вы не меняли программу с предыдущего шага, то можно считать, что все сделано. Подключаем плату к компьютеру – светодиод должен немного помигать хаотично, а затем с точно установленным периодом.

Если вы еще не загружали программу, то вам надо повторить ту же последовательность действий, что и для работы со встроенным светодиодом. Загружаем пример, затем программу в контроллер и наблюдаем за результатом.

Готовые мигающие светодиоды и схемы с их использованием

Среди многообразия готовых мигающих светодиодов, наиболее распространены изделия в 5-ти мм корпусе. Помимо готовых одноцветных мигающих светодиодов, существуют двухвыводные экземпляры с двумя или тремя кристаллами разного цвета. У них в одном корпусе с кристаллами встроен генератор, который работает на определенной частоте. Он выдает одиночные чередующиеся импульсы на каждый кристалл по заданной программе. Скорость мерцания (частота) зависит от заданной программы. При одновременном свечении двух кристаллов мигающий светодиод выдает промежуточный цвет. Вторыми по популярности являются мигающие светоизлучающие диоды, управляемые током (уровнем потенциала). То есть, чтобы заставить мигать светодиод данного типа нужно менять питание на соответствующих выводах. Например, цвет излучения двуцветного красно-зелёного светодиода с двумя выводами зависит от направления протекания тока.

Трёхцветный (RGB) мигающий светодиод с четырьмя выводами имеет общий анод (катод) и три вывода для управления каждым цветом отдельно. Эффект мигания достигается путём подключения к соответствующей системе управления.

Смастерить мигалку на основе готового мигающего светодиода достаточно легко. Для этого потребуется батарейка CR2032 или CR2025 и резистор на 150–240 Ом, который следует припаять на любой вывод. Соблюдая полярность светодиода, контакты подключаются к батарейке. Светодиодная мигалка готова, можно наслаждаться визуальным эффектом. Если использовать батарейку типа «крона», основываясь на законе Ома, следует подобрать резистор большего сопротивления.

В заключение

Опытный радиолюбитель всегда найдет применение старым деталям. В отработавших телевизорах, радиоприемниках и другой технике можно найти редкие транзисторы, тиристоры, резисторы, конденсаторы, диоды и прочие радиодетали.

Один умелец, например, сделал мигалку для игрушечной пожарной машины. Почему бы и нет.

Пишите комментарии, если вас заинтересовали мигающие светодиоды. И не забывайте делиться статьей в соц.сетях!

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector